濮祖荫教授领导的“双星-Cluster”科研组获重大发现

由北京大学濮祖荫教授领导的“双星-Cluster”科研组,通过分析欧洲空间局Cluster星座的探测数据,首次观测到等离子体磁重联的磁零点。这一成果发表在2006年7月出版的NATURE PHYSICS上。

该项目得到了我国“地球空间双星探测计划”及国家基金委重大项目“地球空间暴多时空尺度物理过程”的支持。该科研组研究人员来自于北京大学、中科院国家天文台、大连理工大学、中科院空间中心、中科院等离子体物理研究所等单位,北京大学参与这一工作的有地空学院的濮祖荫教授和傅绥燕教授等,濮祖荫教授是该论文的通讯作者(Corresponding Author)。

磁重联是等离子体中的基本物理过程之一,在地球空间暴(磁暴、磁亚暴)和太阳风暴(包括耀斑、日冕物质抛射等现象)等能量爆发过程中起着关键性的作用。磁零点是重联的发生地,磁力线在此断开和重新联接。理论上磁零点是一个磁场为零的孤立奇异点,在三维空间的测度为零,迄今还没有其存在的直接观测证据。研究小组利用微分拓扑学的方法,基于Cluster卫星的四点观测数据,首次观测到磁零点存在于磁重联中心区域;发现了磁零点周围的磁力线存在螺旋结构,这与零点的拓扑理论相符。此外,研究小组还发现零点结构的特征尺度为离子惯性长度,这对三维磁重联理论的下一步工作有重要的启示。这些成果有助于彻底解决磁重联理论中一些悬而未决的课题,对推动空间物理、太阳物理和等离子体物理学的发展将会起到重要作用。

论文评审人认为,该项研究首次获得了磁零点的直接观测证据(the first ever evidence for a direct observation of a magnetic null point),评价它是一个“极其重要的(extremely important)”进展。该刊物还专门在“新闻与观点”专栏中作了报道,邀请国际著名学者撰写了介绍这一发现及其重要意义的文章。

濮祖荫教授是“地球空间双星探测计划”主要发起人之一,他长期从事磁层能量传输与释放和磁层空间暴研究,取得了一系列具有国际前沿水平的成果。迄今发表和合作发表SCI论文52篇,已被引用450余次。曾获2001年国家自然科学二等奖(排序第一)和1995年国家自然科学三等奖(排序第二)。濮祖荫教授2005年被美国地球物理学会任命为国际地球物理学领域权威核心期刊——Journal of Geophysical Research - Space Physics (JGR)的新一届亚洲与太平洋区域主编,任期4年,是第一位担任JGR主编的中国内地学者。